制動器設(shè)計(jì)及計(jì)算實(shí)例

1、領(lǐng)蹄：M1=F1rK從蹄：M2=F2rK：.；2求出K渣1、K刁p2、Fi、F2就可以根據(jù)N計(jì)算出制動器的制動扭矩.制動器制動效能系數(shù)K6cpi、K弟2的計(jì)算1 .制動器蹄片主要參數(shù)：長度尺寸：A、B、C、D、r制動鼓內(nèi)徑角度尺寸：P、e蹄片包角、久蹄片軸中央-轂中央連線的垂線和包角平分線的夾角,即最大單位壓力線包角平分線的夾角,隨磨擦片磨損而增大N為蹄片與制動鼓間磨擦系數(shù).2 .求制動效能系數(shù)的幾個要點(diǎn)1制動時(shí)磨擦片與制動鼓全面接觸,單位壓力的大小呈正弦曲線分布,如圖2,Pmax位于蹄片軸中央-轂中央連線的垂線方向,其它各點(diǎn)的單位壓力P=PnaxMSin仃；2通過微積分計(jì)算,將制動鼓與磨擦片

2、之間的單位壓力換算成一個等效壓力,求出等效壓力的方向:-和力的作用點(diǎn)Z1、Z2OZ1、OZ2,等效力P所產(chǎn)生的摩擦力XOZ1等于PMN即扭矩需建立M和蹄片平臺受力F之間的關(guān)系實(shí)際計(jì)算必須找出M與F之間的關(guān)系式：M=FrK.：制動扭矩：、b蹄片寬如圖1所示;KME件尺寸弟制3制動扭矩計(jì)算蹄片受力如圖3:a.三力平衡領(lǐng)蹄：M1VHiOE1從蹄：M2=H2OE2b.通過對蹄片受力平衡分析對L點(diǎn)取力矩F1ab戶H1L1GlrLiGic.通過圖解分析求出OE1、OE2、L1G1、L2G2與制動器參數(shù)之間的關(guān)系,就可以計(jì)算出K；、K中.13.具體計(jì)算方法:B2C2K=1在包角平分線上彳輔助圓,求Z./.e

3、4sin-圓心通過O點(diǎn),直徑=r2esineHi=Fiab/LiGiM1=F1abOE1/L1GlMi=FirK：1同理:3 匹rL2G2K.2=2Z點(diǎn)：P與PN的合力Hisin=P/H1Hi=PMR/sin制動鼓對制動踢的作用合力3蹄片還受力Fi和Qi,與Hi力平衡,Fi力與Hi力相交于Z,將Z蹄片軸心相連,此即力Qi的方向,Qi、Fi、Hi三力平衡,就可根據(jù)有關(guān)參數(shù)求出K、K卻詳見汽車設(shè)計(jì)第二版4sineP=jesine4e-sine；二tg.一一tg：;esine_sincos.cos,_sincos二cos畫出仃角線與輔助圓交點(diǎn),即Z點(diǎn)等效法向分力作用點(diǎn).二tgL；T班械I習(xí)咫tr-電

4、巳器專片尺十國根據(jù)制動器的有關(guān)參數(shù),就可計(jì)算不同N時(shí),制動器領(lǐng)蹄和從蹄的制動效能系數(shù)K費(fèi)、K排.例：EQ140計(jì)算結(jié)果】EQ140怛刀原陽后EQ1070(后)0.20.30.350.40.450.4KcP0.6161.1391.5041.9722.6282.0111.9961.964K於0.350.4740.5270.5760.6210.5740.5710.58i=KcR/K決0.5680.4160.350.2920.2630.2850.2860.295摩擦片上最大單位壓力位于日角處:cos(-)=cos(-(90 x1)=sin(x1)摩擦片上單位壓力的分配：puPmaxCOS-二FJnax

5、位于與X-X成8角處.單位壓力在x、y方向上分解：P分解為：B=PcosPy=PsinPxPmaxcos-UcosPy=Pmaxsincos(-U)對整個蹄片x-x方向上合力為:巾Px=2Pxbrd2sin)cos-同樣y-y方向上合力為:力矩:1,-JrPmax2*sin2cos：rc-sinc(sin)cos-一1一、Py=Pmaxbr(-sin)cos二合力角度PyPxsinsin1sin(sin等效壓力：P=JPx2+Py2或P=Px/cos/1_方向通過6,P=3Pmax父b父r父$+sin$父cos日/cos9c以上是固定銷式求合力的方法含合力的角度0cc摩擦力矩：T=PxNxrM

6、c,c為常數(shù)；另外,摩擦力矩T還可以用積分方法求:T=NrJ、PMbMrd$=2br2Pmaxsin-cose)721.一.P=-Pmaxbr(sin)cos二/cos%T=心融?0巾=2br2Pmaxsin-cos-222br2Pmaxsincos-2tgT軸瓦陡l可好HR/*4sin一T=P：“；r-cos.Jisin=Prc=ZMOZL由制動器的幾何尺寸力、9確定.總等效壓力：由P與輸入力F的關(guān)系可作圖求出力平衡故可得出：T=FrBEF式中BEF為制動器效率因數(shù).車型制動鼓直徑K:p前橋K探前橋N=0.3N=0.4K抑K圖K部KC.P2i=K&/K冬EQ1404201.1390.

7、4741.97210.576P0.292EQ1061恒力3202.0110.5740.285EQ1061原陽3201.9960.5710.286EQ10703201.9640.580.295JN1504401.20670.48132.14940.58340.271JN1614201.20940.48052.1580.58220.27注：1.對于凸輪式氣制動,蹄片軸作支承=0.4時(shí),K疣均為2左右,K徐均為0.58左右,2.行程相同,磨損相同,M=M1M2=FIrKF2rK：宏觀看：M1=M2F1rK-1=F2rK：K.1_Fi二=IK2F2.M=2F1r-2K2F2r3.對于油剎和楔塊式制動器

8、F1=F2=F.M=FrK.：dK.：2=FrK.：資料介紹的BEF即K浦+K領(lǐng)蹄：M1=F1rK：1從蹄：M2=F2rK.：2M=M1M24.帶蹄片軸的氣剎式制動器一一K.：iF1.M1=M2;=-=IK.-.2F2M=2Kr1F1r=2K.2F2r5.對帶蹄片軸的油剎制動器及楔形制動器M1M2但F1=F2=FM=FiKiK.2r=FK.：r二.凸輪推力及行程的計(jì)算凸輪氣剎制動器：M=2K；1F1r=2K；2F2r制動器的效能系數(shù)確定后,制動扭矩決定于對蹄片的推力和制動鼓的直徑對蹄片的推力取決于氣室的推力,調(diào)整臂的長度及凸輪的形狀凸輪推動蹄片的力矩：Md=PL推動蹄片的力：F1-F2=如e上

9、式中e表示凸輪的力臂,表示凸輪推蹄片的效率F1-iF2一個制動器的扭矩MHM=2Kx2F2r=2K:2r,e(ii)所以要確定Md、e、no對凸輪的設(shè)計(jì)分析包括升程1.幾種制動凸輪的介紹制動凸輪曲線有漸開線,圓弧,阿基米德螺線.漸開線配滾輪結(jié)構(gòu)是鼓式制動器的常用結(jié)構(gòu),它具有效率高,性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn),從EQ245開始采用.1圓弧凸輪特點(diǎn)：既不等力臂也不等升程是從40年代開始使用的易于加工的凸輪,力臂和升程均隨凸輪轉(zhuǎn)角的變化而變化.為了提升效率,保證制動力矩的穩(wěn)定,這種結(jié)構(gòu)已越來越少,取而代之的是漸開線凸輪配帶滾輪的蹄片,而且滾輪與滾輪軸之間保證有潤滑,有密封.F2Mde(1i)或:=2KiirMd

10、e(ii)bcos(工x)Ro-bsin(、工；,x)d=bcos(-x)=bsin(x0 x)e=R-bsin(-x)=r0-bcos(x0 x)制動凸輪對蹄片的推力F1、F2制動氣室推力 m 調(diào)整臂長度=Md圓弧凸輪為40年代產(chǎn)品延用至今用于EQ140,EQ240,90年代又開始用于EQ1061(氣制動)和EQ1070(氣制動)分析計(jì)算如下：A.計(jì)算F1、F28.計(jì)算“、e、h的回位力矩e=OA=OB力臂：e=e0sin(x0 x)1效率：=R1+,+ctg(x+%)e0sin(x+x0)_取口=0.19凸輪升程：h=R-e0cos(xx0)-a曲率半徑:R=R0(常數(shù))曲率圓中央：F2凸

11、輪中央：Oc=Pc=b(常數(shù))力臂：e=e0sin(xx0)升程：h=bab=R-qcos(xx0)h=R-a-Qcos(xox)Md=(F-F2)eJ(F-F2)b=(FiF2)(eb)n輸出(F1+F2)ee一輸入一(FiF2)e(F1F2)b-ebN為凸輪與制動蹄片間的摩擦系數(shù),對帶滾輪的蹄片取N=n0,07,對帶平臺的蹄片取=0.19F1+F2與Md(與氣室、推桿行程有關(guān))、e、b(與小、e.、x有關(guān))、N有關(guān).JrI2)漸開線凸輪I形成：任意B點(diǎn)-AC=r0C：)I由AOBC得：BC=r0tga1|7_-Idr由于AC=BCir0Q二)=rtg：-=tg-i-1;匚(8、口均用弧度表

12、示)B點(diǎn)沿曲線移動時(shí),OB將轉(zhuǎn)動,u和8也改變,上面導(dǎo)出的角之間的相互關(guān)系的函數(shù)稱為漸開線函數(shù)6稱為角u的漸開線函數(shù)invainvot=6=tga-a特點(diǎn)：等力臂F1F2=e+:b漸開線凸輪是力臂恒等的凸輪,基圓直徑在之間,基圓直徑再減小,3.阿基米德螺線凸輪形成：在等速旋轉(zhuǎn)的圓的固定半徑上作等速直線運(yùn)動的點(diǎn)的軌跡特點(diǎn)：等升程阿基米德螺線凸輪可近似認(rèn)為是等升程的凸輪,升程的大小由口確定,凸輪尺寸A決定于P.凸輪中央至曲率OC=Pc,矢量與公法線夾角.某點(diǎn)曲率半徑AC=R曲線方程：Ria：23/：22a2OA=P=50a2_22_F可增大,但影響回位力矩和升程.基圓直徑大,能保證有足夠高的升程,

13、但尺寸A也較大.日十二:cos=(R2-)/(2：R)凸輪轉(zhuǎn)角：4=44xd=(：oa)sin壓力腳：sinr：一cosP:(：嘉W2；方e=(;?oa)cosx=(Poa)cos-rpcos：3楔形制動器特點(diǎn)： 直接將氣室的推力轉(zhuǎn)換成對蹄片的推力,效率高.蹄片可做成具有兩個自由段的中等自增益制動器,故而可用較小的氣室或較小的制動輪鼓徑.但是：1蹄片磨損不均F1=F22熱負(fù)荷大3偏摩較明顯制動凸輪力臂e：凸輪轉(zhuǎn)角01020304050607080力臂(e)圓弧凸輪EQ140910.6812.3913.5414.2814.5914.4513.8912.8811.5恒力516.497.788.83

14、9.6210.11 r10.310.17:9.2Skada70RT7.999.1810.0810.6710.9410.8810.499.788.777.5漸開線凸輪EQ1141G前10EQ1141G后12Steyr12.5貝利塔GCH13田野12/14.5阿基米德螺線凸輪Sdata-1972Dina接觸點(diǎn)曲率半徑：R=：2a232：22a2凸輪中央接觸點(diǎn)曲率中央：2：2a232：2a2：-2a2：c2a222：22a2*凸輪中央接觸點(diǎn)連線與接觸點(diǎn)法線之間的夾角cos=：2R2-：；/2：Re力臂e=P0+a仲sin制動凸輪的升程凸輪轉(zhuǎn)角度0102030405060708090100110圓 弧

15、凸輪EQ14001.743.776.048.481113.5516.0218.3720.522.3623.891.53(mm)/103.47(max)/102080:14.6mm恒力012.253.75.327.058.8310.6212.361415.4911.79mm/102080:10.11mmSkada0|1.53.256.9|8.810.712.514.115.5706RT1.61.9/102080:10.09mm漸EQ11開41G24.226.128.13031.833.635.437.23940.8線前凸)輪EQ1141G19.822.524.527.229.31.73436.2

16、38.440.644.2(后)5阿Skata基-1972120.420.925.4I27.930.32.935.4737.97140.442.9645.46米8959984886德螺DiNA118.621.223.826.429.31.734.3336.9539.542.1844.80線624570916凸輪圓弧制動凸輪度制動效率:凸輪轉(zhuǎn)角0102030405060708090100110EQ14074.576.577.377.376.775.573.571.768.865.260.353.78.287.046.245.375.175.15.165.345.676.186.95恒力54.659

17、.962.767697172718.47.77.17.06.826.97.17.7Skada706-RT84.283.682.681.281.88383.884.3849.188.37.747.427.527.918.579.6111.21需蹄片回位力矩是否足夠和回位彈簧的拉力形成的氣室回位力矩有關(guān).Md=2Fl-2Fb=2Fl-b蹄片回位力矩不僅與彈簧力有關(guān),還與力臂e、N、b有關(guān).三.計(jì)算實(shí)例氣室有效面積欺壓0.10.20.30.40.6(3519D)小氣室74.5883.3893.5996.63(3519G)100.5102.88106.32107.52-Md與凸輪軸阻力矩及中氣室大氣室

18、116126.1128.98128.9凸輪軸扭矩氣壓0.10.20.40.6EQ10608.203818.343641.176963.775812.76127.74256.7585.074139.139.842.142.8EQ1408.203818.343641.176963.775814.5131.564.4996.675136.136.83939.8EQ107011.05522.633646.78170.96329.322520.84546.79272.472554.2552.15049.47EQ1070改11.05522.633646.78170.96328.203818.343641.

19、179663.775857.455.2353.252.67計(jì)算凸輪推力：設(shè)氣壓為0.6Mp、氣室推桿行程S=30mm、制動鼓與制動蹄片間的摩擦系數(shù)N=0.4及x=20、00EQ；：:一時(shí)的制動扭距:車型EQ140EQ1061EQ1070制動鼓內(nèi)徑r210160160Md刖Kgm63.7863.7870.96,一、.Md后Kgm96.6885.0772.47/emin0.0510.068r0.06850new0.06240.0770.0772001+i1.2921.2851.295K徘1.9722.0111.964K潦0.5760.5740.5803計(jì)算前制動器:=3726KgM=2K,.2rF

20、2計(jì)算結(jié)果：M=2K魂rF2EQ140EQ1061EQ1070刖2074570278360060962069250609620692后200-11299368006092382766050923827660Eq140卜=0.35、K費(fèi)=0.527、1+i=1.35、氣壓=0.6MpEQ140F2(x=20.),63.780.06241000EQ1070,70.960.07710001.292=3080Kg100063.780.071.2905=4219KgF2(x=150、60EQ140EQ1061EQ1070EQ10611.258=3821Kg,70.960.07710001.295100063.780.0511.292100063.780.0681.285=2518Kg=3375Kg計(jì)算后制動器:F2(x=200)4669Kg匚/_；500F2(X-600EQ140EQ1061EQ1070)5096